DE3319465A1

DE3319465A1 - Hydraulischer kraftverstaerker

Info

Publication number: DE3319465A1
Application number: DE19833319465
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1983-05-28
Filing date: 1983-05-28
Publication date: 1984-11-29
Also published as: FR2546460B1; GB2140519B; GB8411273D0; IT1174556B; IT8421123A0; US4642989A; JPS59227552A; SE8402830D0; FR2546460A1; IT8421123A1; SE8402830L; SE458793B; GB2140519A

Description

ALFRED TEVES GMBII · ·- £ 5366

- 4 Hydraulischer Kraftverstärker

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker, insbesondere zur Betätigung eines Hauptzylinders in einer Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einem Verstärkerkolben und einem im wesentlichen parallel zum Verstärkerkolben angeordneten Bremsventil, durch das in Abhängigkeit von einer Betätigungskraft Druckmittel in einen Verstärkerraum einsteuerbar ist, wobei der Verstärkerraum von einer pedalbetätigbaren Kolbenstango und vom Verstärkerkolben begrenzt ist.

Eine Vorrichtung mit den vorstehenden Merkmalen ist aus der DE-OS 31 08 908.9 bekannt. Bei dem bekannten Bremskraftverstärker ist in einer ersten Zylinderbohrung ein Hauptzylinderkolben angeordnet, der mit einem Verstärkerkolben ein Bauteil bildet. Der Hauptzylinderkolben ist dabei über einen Steg mit dem Verstärkerkolben verbunden. Eine pedalseitige Stirnfläche des Verstärkerkolbens begrenzt dabei einen im Gehäuse gebildeten Verstärkerraum und liegt koaxial zu einer pedalbetätigbaren Kolbenstange, an der ihrerseits eine Hoho!anordnung zur Betätigung eines Bremsventils angelenkt is I · Durch Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange und einer entsprechenden Betätigung des Bremsventils ist in den Verstärkerraum ein der Betätigungskraft proportioned.er Druck einsteuerbar, der den Verstärkerkolben und den mit dem Verstärkerkolben verbundenen Hauptzylinderkolben in Betätigungsrichtung des Kraft-

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vertärkers verschiebt, wodurch ein entsprechender Druck in der Arbeitskammer des Hauptzylindrs aufgebaut wird. An der Arbeitskammer des Hauptzylinders sind Radbremsen angeschlossen, die auf diesem Wege unter Druck gesetzt werden, so daß eine entsprechende Abbremsung des Fahrzeuges eintritt.

Bei einer Druckbeaufschlagung des Verstärkerraumes wird die mit dem Bremspedal verbundene Kolbenstange ebenfalls druckbeaufschlagt, so daß eine entsprechende Reaktionskraft am Bremspedal fühlbar wird, die den Kraftfahrzeugführer über die Intensität der von ihm ausgelösten Bremsung informiert.

In bestimmten Betriebszuständen kann es demgegenüber erwünscht sein, daß bereits ein gewisses Flüssigkeitsvolumen zu den Radbremsen gefördert wird, bevor eine merkliche Reaktionskraft am Bremspedal fühlbar wird.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, einen hydraulischen Kraftverstärker der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß bei zunächst relativ geringen Reaktionskräften am Bremspedal ein entsprechend geringer Bremsdruck in den Radbremsen aufgebaut wird, so daß in der Anbremsphase zumindest das für die an den Hauptzylinderkammern angeschlossenen Bremsbetätigungsorgane erforderliche Schluckvolumen bereitgestellt wird.

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Erfiudur.gsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verstärkerkolben mit einem pedalfernen Fortsatz in eine Sackbohrung eines Piauptzylinderkolbens ragt und daß eine hydraulische Verbindung zwischen der Sackbohrung und dem Verstärkerraum durch eine pedalbetätigbare Ventilanordnung absperrbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß in der Anbremsphase eine erste Fläche des Hauptzylinderkolbcns wirksam unter Druck gesetzt wird, während nach dem Schließen des Ventildurchgangs die Verschiebung des Hauptzylinderkolbens durch die Gesamtfläche des Verstärkerkolbens hervorgerufen wird. Es ist vorgesehen, daß der pedalferne Fortsatz einen geringeren Durchmesser als der Verstärkerkolben hat, so daß in der Anbremsphase eine relativ geringe Kraft auf den Hauptzylinderkolben ausgeübt wird, so daß aus der Arbeitskammer des HauptzyLinders ein relativ geringes Volumen verdrängt wird, das in etwa dem Schluckvolumen der an der Arbeitskammer angeschlossenen Bremsbetätigungsorgane entspricht. Anschließend ist nach dem Verschluß der pedalbetätigbaren Ventilanordnung die Gesamtfläche des Verstärkerkolbens wirksam, so daß über den Hauptzylinderkolben eine entsprechend höhere Kraft auf die Arbeitskammer ausgeübt wird.

Die pedalbetätigbare Ventilanordnung ist grundsätzlich in verschiedenster Art und Weise ausführbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist allerdings vorgesehen, daß der Fortsatz des Verstärkerkolbens mit einem Axialkanal versehen ist, dessen pedalnahe Mündung einen Ven-

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tilsitz darstellt, der mit einem an der Kolbenstange gelagerten Schließglied einen Ventildurchgang bildet. Vorzugsweise ist als Schließglied eine in einer Sackbohrung der Kolbenstange angeordnete, federbelastete Kugel eingesetzt, die nach einer vorbestimmbaren Verschiebung der Kolbenstange am Ventilsitz zur Anlage kommt und den Axialkanal im Fortsatz des Verstärkerkolbens auch bei weiterer Druckerhöhung im Verstärkerraura des hydraulischen Kraftverstärkers verschlossen hält.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, daß am Verstärkerkolben ein pedalnaher Axialanschlag angeformt ist, an dem ein Vorsprung der Kolbenstange in Bremslöserichtung abstützbar ist. Eine derartige Ausgesteiltung bewirkt, daß die Kolbenstange bei Bremsbetätigung einen der Pedalkraft entsprechenden Weg ausführt, da der Axialanschlag des Verstärkerkolbens bei Bremsbetätigung an dem Vorsprung der Kolbenstange anschlägt und die Kolbenstange in Bremsbetätigungsrichtung verschiebt« Es ist ferner vorgesehen, daß der Vorsprung der Kolbenstange federnd gegen den Axialanschlag des Verstärkerkolbens vorgespannt ist, wodurch sichergestellt ist, daß der Vent.ildurchgang zwischen dem Verstärkerraum und der Sackbohrung in der Bremslösestellung geöffnet ist. Als Hauptzylinderkolben ist ein Stufenkolben einsetzbar, dessen Kolbenstufe mit geringerem Durchmesser mit der Sackbohrung versehen ist. Dabei ist durch die Kolbenstufe mit geringerem Durchmesser und die Hauptzyinderbohrung ein mit einem drücklosen Nachlauf behälter verbundener Ringrauia gebildet,

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aus dem bei einer Verschiebung des Verstärkerkolben in Bremsbetätigungsrichtung Volumen in die Arbeitskammer des Hauptzylinders verdrängt wird. Es ergibt sich somit ein sogenannter Füllstufeneffekt, durch den erreichbar ist, daß sich der Druck in der Arbeitskammer des Hauptzylinders bei einer relativ geringen Verschiebung der Kolbenstange einstellt.

Im Hinblick auf eine Notbetätigung des hydraulischen Kraftverstärkers bei einem Ausfall der hydraulischen Hilfsenergie ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß der Hauptzylinderkolben am Verstärkerkolben abstützbar ist. Bei einer Bremsbetätigung unter derartigen Bedingungen ist der Hauptzylinderkolben daher über den Vorstrirkerkolben mechanisch in Betätigungsrichtung verschiebbar ₄ so daß sichergestellt ist, daß auch bei einem Ausfall der hydraulischen Hilfsenergie in der Arbeitskammer des Hauptzylinders ein hydraulischer Druck erzeugbar ist, durch den eine Mindestabbremsung des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verstärkerkolben eine größere wirksame Fläche als der Hauptzylinderkolben besitzt. Durch eine derartige Ausgestaltung läßt sich der zur Bremsbetätigung im Verstärkerraum erforderliche Druck reduzieren, was unmittelbar dazu beiträgt, daß die zur Bereitstellung der hydraulischen Hilfsenergie eingesetzten Aggregate hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit verkleinert werden können, so daß eine insgesamt kostengünstige Lösung erzielt wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schnittbildes näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in dem ein Hauptzylinder 2 und ein hydraulischer Kraftverstärker 3 untergebracht sind. Der Hauptzylinder 2 verfügt über eine Zylinderbohrung 4, die einen Abschnitt 5 mit geringerem Durchmesser und einen Abschnitt 6 mit einem gegenüber dem Bohrungsabschnitt 5 vergrößerten Durchmesser hat. Im Bohrungsabschnitt 5 der Hauptzylinderbohrung 4 mit geringerem Durchmesser ist ein Hauptzylinderkolben 7 geführt, der mit dem Gehäuse 1 eine Arbeitskammer 8 bildet, die über einen Gehäuseanschluß 9 und entsprechende Druckleitungen eine hydraulische Verbindung zu Radbremsen 10,11 hat, wobei die Radbreiasen 10,11 vorzugsweise an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Der Hauptzylinderkolben 7 ist durch eine Druckfeder 12 in Bremslöserichtung vorgespannt und verfügt über ein Zentralventil 13, durch das bei einer entsprechenden Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 7 i Bremsbetätigungsrichtung eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 8 des Hauptzylinders 2 und einem drucklosen Nachlaufbehälter 14 unterbrechbar ist.

Der Hauptzylinderkolben 4 ragt mit einem Abschnitt verringerten Durchmessers in den Bohrungsabschnitt 6 der Hauptzylinderbohrung und schließt mit dem Gehäuse 1 einen Eingraum 16 ein, von dem in der aus der Darstellung ersichtlichen Bremslösestellung über den Gehäusekanal 17 eine Verbindung zum drucklosen Nachlauf-· behälter 14 besteht.

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Das in der Darstellung rechte Ende des Hauptzylinderkolbens 7 ist mit einer Sackbohrung 18 versehen, in der ein Fortsatz 19 eines Verstärkerkolbens 20 unter Abdichtung geführt ist. Der Fortsatz 19 ist ein integrales Bestandteil des Verstärkerkolbens 20, der im Bohrungsabschnitt 6 der Hauptzylinderbohrung 4 rait größerem Durchmesser gedichtet geführt ist. Der Verstärkerkolben 20 verfügt über eine Sackbohrung 21 mit einer pedalnahen Öffnung, die eine Kolbenstange 22 aufnimmt. Die Kolbenstange 22 ist unter Abdichtung aus dem Gehäuse 1 hinausgeführt und nimmt einen Kernkolben 23 auf, der mit einem Bremspedal 24 verbunden ist. In einer Aussparung 25 des Ringkolbens 22 ist ein erster Hebel 26 gelagert, dessen der Kolbenstange 22 abgewandtes Ende sich an einem Steuerschieber 27 eines Bremsventils 28 abstützt, durch das eine hydraulische Verbindung zwischen einem Verstärkerraum 29 und einem Druckspeicher 30 bzw. dem drucklosen Nachlaufbehälter 14 steuerbar ist.

Am ersten Hebel 26 ist über ein Drehgelenk 31 ein zv/eiter Hebel 32 gelagert, der mit seinem oberen Ende schwenkbar im Gehäuse 1 gelagert ist und mit seinem dieser Lagerstelle abgewandten Ende in eine Ausnehmung 33 des Kernkolbens 23 eingreift. Der Kernkolben 23 ist durch eine Druckfeder 34 gegen einen Ringbund 35 des Ringkolbens 22 vorgespannt. Der Ringkolben 22 stützt sich seinerseits mit einem Ringbund 36 am Gehäuse des hydraulischen Kraftverstärkers ab.

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Der Verstärkerkolben 2.0 ist mit einem pedalnahen
Anschlag 37 versehen, der einen Ringbund 38 der
Kolbenstange 22 umgreift, wobei eine Druckfeder 39 dafür sorgt, daß der Ringbund 37 und der Ringbund 38 in der
Bremslösestellung aneinander zur Anlage gebracht sind.
Die Druckfeder 39 sorgt in der Bremslösestellung ferner
dafür, daß das in der Darstellung linke Ende der
Kolbenstange 22 einen gewissen radialen Abstand zum
Boden der Sackbohrung 21 im Verstärkerkolben 20 bildet.
In der Kolbenstange 22 ist ferner eine Bohrung 40
vorgesehen, deren dem Bremspedal 24 abgewandtes Ende mit einem Axialanschlag 41 versehen ist, an dem über einen
Druckkörper 42 und eine Druckfeder 43 eine Ventilkugel
44 zur Anlage gebracht ist. Der Fortsatz 19 des
Verstärkerkolbens 20 ist mit einem Axialkanal 45
versehen, der in den Boden der Sackbohrung 21 des
Verstärkerkolbens 20 mündet und der Ventilkugel 44
gegenüberliegt. Über den Axialkanal 45 besteht
normalerweise eine hydraulische Verbindung zwischen dem
Verstärkerraum 29 und der Sackbohrung 18 im Hauptzylinderkolben 7. Zwischen dem die Druckfeder 39 aufnehmenden Raum, der von der Kolbenstange 22 und dem Verstärkerkolben 20 begrenzt ist, besteht über einen Druckmittelkanal 46 eine Verbindung zum Verstärkerraum 29, an dem ferner ein Gehäuseanschluß 47 vorgesehen ist, an dem über entsprechende Druckleitungen Radbremsen 48,49 angeschlossen sind, die sich vorzugsweise an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges befinden.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschrieben Bremsanordnung näher erläutert. In der aus der Darstellung
ersichtlichen Breinslösestellung hat der Verstärkerraum

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29 des hydraulischen Kraftverstärkers 3 über das Bremsventil 28 eine Verbindung zum drucklosen Nachlaufbehälter 14. Wenn eine Betätigungskraft auf das Bremspedal 24 ausgeübt wird, so führt der Kernkolben 23 eine Relativbewegung gegenüber der Kolbenstange 22 aus, wobei die Druckfeder 34 gespannt wird und der zweite Hebel im Uhrzeigersinn um seine gehäusefeste Lagerstelle schwenkt. Eine derartige Schwenkbewegung des zweiten Hebels führt dazu, daß der Steuerschieber 27 des Bremsventils 28 in der Darstellung nach links verschoben wird, wodurch zunächst die Verbindung zwischen dem Verstärkerraum 29 des hydraulischen Kraftverstärkers und dem drucklosen Nachlaufbehälter abgesperrt wird. Schließlich gelangt der Steuerschieber des Bremsventils 28 in eine Axiallage, in der eine hydraulische Verbindung zwischen dem Druckspeicher 30 und dem Verstärkerraum 29 hergestellt ist. Der nunmehr im Verstärkerraum 29 vorherrschende Druck gelangt überwiegend über den Druckmittelkanal 46 und den Axialkanal 45 im Fortsatz 19 ?.ur Sackbohrung 18, so daß schließlich der Hauptzylinderkolben 7 gegen die Kraft der Druckfeder bei Verkleinerung der Arbeitskammer 8 in Betätigungsrichtung verschoben wird, so daß aus der Arbeitskammer 8 ■ ein gewisses Volumen zu den Radbremsen 10,11 gefördert wird, das mindestens dem Schluckvolumen der Radbremsen 10,11 entspricht. Die in dieser Phase auf den Hauptzylinderkolben 7 ausgeübte Kraft ergibt sich durch den hydraulischen Druck im Verstärkerraum 29 und den wirksamen Durchmesser des Fortsatzes 19. Sobald der Hauptzylinderkolben 7 eine Axialbewegung in Betätigungs-

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richtung ausführt, wird der Gehäusekanal 17 durch eine gehäusefeste Dichtmanschette 50 verschlossen, so daß eine hydraulische Verbindung zwischen dem Ringraum 16 und dom drucklosen Nachlaufbehälter unterbrochen ist. Die Axialbewegung des Hauptzylinderkolbens 7 ist dabei bereits so groß, daß das Zentralventil 13 druckdicht verschlossen ist.

Bei einer Krafterhöhung am Bremspedal 24 wird die Kolbenstange 22 in der Darstellung nach links verschoben, so daß schließlich die Ventilkugel 44 an der Mündung des Axialkanals 45 zur Anlage kommt, so daß eine hydraulische Verbindung zwischen dem Verstärkerraum des hydraulischen Kraftverstärkers und der Sackbohrung 18 im Hauptzylinderkolben 7 unterbrochen ist. Nunmehr ist die gesamte Fläche des Verstärkerkolbens 20 wirksam, so daß auf den Hauptzylinderkolben 7 eine entsprechend vergrößerte Kraft ausgeübt wird. Der im Verstärkerraum 29 vorherrschende Druck gelangt ferner unmittelbar zu den Radbremsen 48,49, so daß alle Bremsbetätigungsorgane des Kraftfahrzeuges unter Druck gesetzt sind. Beim Portfall der auf das Bremspedal 24 einwirkenden Betätigungskraft kehren sich die beschriebenen Bewegungsvorgänge um, bis wiederum die aus der Darstellung ersichtliche Position der beweglichen Teile der Bremsanordnung erreicht ist.

Bei einem Ausfall des Druckspeichers 30 läßt sich die beschriebene Bremsanordnung ohne weiteres mechanisch unter Druck setzen, wobei naturgemäß nur ein Bremsdruck

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j.η den Kadbremsen 10,11 erzeugbar ist. Bei einer derartigen F3remsbetätigung wird beim Einwirken einer Betätigungskraft auf das Bremspedal der Kernkolben 23 gegen die Kraft der Druckfeder 34 in Betätigungsrichtung, verschoben, bis ein mechanischer Kontakt zwischen dem Kernkolben und der Kolbenstange hergestellt ist. Nunmehr ist die Kolbenstange 22 derart kraftbeaufschlagt, daß das in der Darstellung linke Ende der Kolbenstange 22 am Boden der Sackbohrung 21 zur Anlage kommt. Bei einer Steigerung der Betätigungskraft am Bremspedal 24 wird folglich der Hauptzylinderkolben 7 nach dem Schließen des Zentralventils 13 und dem Verschluß des Gehäusekanals 17 unter Verkleinerung der Arbeitskammer 8 in Betätigungsrichtung verschoben, so daß in den Radbremsen 10,11 ein der Betätigungskraft proportionaler Druck wirksam wird.

Claims

ALFRED TEVES GMBH 29. April 1983

Frankfurt am Main ZL/Je/be

J. Beiart -

Patentansprüche

Hydraulischer Kraftverstärker, insbesondere zur Betätigung eines HauptZylinders in der Kra f:tf ahrzeugbremsanlage, mit einem Verstärkerkolben und einem im wesentlichen parallel zum Verstärkerkolben angeordneten Bremsventil, durch das in Abhängigkeit von einer Betätigungskraft Druckmittel in einen Verstärkerraum einsteuerbar ist, wobei der Verstärkerraum von einer pedalbetätigbaren Kolbenstange und vom Verstärkerkolben begrenzt ist, dadurch ge-· kennzei chnet, daß der Verstärkerkolben (20) mit einem pedalfernen Fortsatz (19) in eine Sackbohrung (18) eines Hauplzylinderkolberjs (7) reigt und daß eine hydraulische Verbindung zwischen der Sackbohrung (18) und dem Verstärkerraum (29) durch eine pedalbetätigbare Ventilanordnung (44,45) absperrbar ist.
2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennze i chnet, daß der pedalferne Fortsatz (19) einen geringeren Durchmesser als der Verstärkerkolben (20) hat.
3. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (19) mit einem Axialkanal (45) versehen ist, dessen pedalnahe Mündung im Verstärkerkolben (20) einen Ventilsitz darstellt, der mit. einem an der Kolbenstange (22) gelagerten Schließglied (44) einen Ventildurchgang bildet.

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4. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schließglied eine in einer Sackbohrung (40) der Kolbenstange (22) angeordnete, federbelastete Kugel (44) eingesetzt ist.
5. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch ge. kennz e i chnet, daß am Verstärkerkolben ein pedalnaher Axialanschlag (37) angeformt ist, an dem ein Vorsprung (38) der Kolbenstange (22) in Bremslöserichtung abstützbar ist.
6. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennze i chnet, daß der Vorsprung (38) der Kolbenstange (22) federnd gegen den Axialanschlag (37) des Verstärkerkolbens (20) vorgespannt ist.
7. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptzylinderkolben (7) ein Stufenkolben eingesetzt ist, dessen Kolbenstufe mit geringerem Durchmesser mit der Sackbohrung (18) versehen ist.
8. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kolbenstufe geringeren Durchmessers und die · Zylinderbohrung (4) ein mit einem drucklosen Nachlauf behälter (14) verbundener Ringraum (16) gebildet ist.

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9. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinderkolben (7) am Verstärkerkolben (20) abstützbar ist.
10. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (20) eine größere wirksame Fläche als der Hauptzylinderkolben (7) besitzt.